Структурная организация кроветворной системы. Современная схема кроветворения.

В последние годы в учении о кроветворении наблюдается стреми­тельный прогресс благодаря развитию новых цитологических, биоло­гических, молекулярно-биологических и других методов исследования. Так, разработка клональных методов цитологического анализа (Тилл и Мак-Куллох, 1961) позволила выявить кроветворные клетки-предшественники разных классов. С использованием радиоактивной метки изучены кинетика клеточных популяций и митотический цикл. Применение цитохимических методов дополнило морфофункциональную характеристику клеток разного типа кроветворной ткани с учетом степени их дифференциации. С помощью иммунологических методов раскрыта роль лимфоцитов как в кроветворении, так и в иммуногенезе.

Оказалось, что однотипные по морфологии лимфоидные клетки пред­ставляют собой гетерогенную популяцию, различающуюся в функци­ональном отношении. Эти новые методические приемы привели к открытию де-ново родоначальной (стволовой) клетки гемопоэза, рас­крытию механизмов ее пролиферации и дифференциации. В частности, установлено, что стволовая клетка обладает тремя наиболее важными признаками: высокой пролиферативной активностью, способностью к самоподдержанию популяции и дифференциации в различных направ­лениях, т. е. полипотентными свойствами.

Новый морфофункциональный подход к изучению клеток крови, основанный на принципе унитаризма их происхождения, позволил некоторым авторам предложить более детальные схемы кроветворе­ния. В нашей стране наибольшее признание получила схема И. Л. Черт­кова и А. И. Воробьева (1973), а за рубежом — схема Мате и др. (1972). В обеих схемах констатируется существование полипотентной стволо­вой гемопоэтической клетки, клеток — предшественников миело- и лимфопоэза, колониеобразующей в культуре клетки и эритропоэтин-чувствительной клетки. По мнению И.Л. Черткова и А. И. Воробьева, морфология полипотентных, частично детерминированных и унипотентных клеток-предшественников определяется их положением в митотическом цикле и может бытълимфоцитоподобной или «бластной». Все клетки в зависимости от степени дифференциации объединены в шесть классов

Исследования селезеночных колоний, радиационных хромосомных маркёров, клонирования позволило экспериментально подтвердить сформулированное в 20-х гг. А. А. Максимовым представление об унитарном происхождении всех клеток крови.

Установлено, что родоначальником всех клеток системы крови являются полипотентные стволовые кроветворные клетки — ПСКК (J. E. Till, E. A. Culloch, 1961; А. И. Воробьев, И. Л. Чертков, 1973, 1981), составляющие первый класс кроветворных клеток. ПСКК морфологически не распознаваемы, могут быть идентифицированы иммуноморфологическими методами. Маркёром этих клеток является поверхностный антиген CD34.

ПСКК — долгоживущие клетки. Каждая из них претерпевает митотическое деление (примерно один раз в 10 дней) и может за свою жизнь разделиться до 100 раз. Эти клетки способны к длительному (но не бесконечному, они не бессмертны) самоподдержанию, пролиферации, дифференцировке по всем росткам.

Направление дифференцировки ПСКК выбирается либо стохастически в соответствии с генетически заданной для неё вероятностью дифференцировки, либо регулируется влиянием её микроокружения. ПСКК закладываются в желточном мешке в период формирования плода. Они обеспечивают стабильное кроветворение, постепенно расходуются в течение всей жизни. Несмотря на то, что эти клетки составляют лишь 0,01 % ядросодержащих клеток костного мозга, этого оказывается достаточно для восстановления нормального гемопоэза и воссоздания всей периферической крови даже при аплазии костного мозга.

В последние годы интенсивно проводятся исследования по культивированию эмбриональных клеток. Это направление представляется весьма перспективным, поскольку установлено, что в таких культурах содержатся клетки-предшественницы для различных тканей и органов, в том числе и для гемопоэтической ткани. Оказалось, что стволовые клетки нервной ткани могут дифференцироваться не только в нейроны, но и в клетки крови, сосудов, печени. Стволовые клетки могут «строить» сосуды (эндотелий и гладкие мышцы), клетки печени, мышечные клетки. При трансплантации в экспериментальных условиях можно выявить участие различных стволовых клеток в построении тканей, не свойственных органу, из которого они получены. Подобные исследования открывают совершенно новые клинические возможности восстановления утраченных тканей за счёт собственных стволовых клеток из других органов.

Клетки второго класса — полипотентные клетки-предшественницы — колониеобразующие единицы. Под влиянием колониестиммулирующего фактора стволовых клеток (КСФ), интерлейкинов ИЛ-1, ИЛ-6 ПСКК превращается в полустволовую (мультипотентую) клетку-предшественницу лимфопоэза (КОЕ-Л), а под влиянием КСФ, ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-6 и гранулоцитарногоколониестиммулирующего фактора (ГКСФ) — в клетку-предшественницу миелопоэза (КОЕ-ГЭММ), а также в полустволовую, мультипотентную клетку.

Третий класс составляют бипотентные клетки-предшественницы, дифференцирующиеся по двум росткам. Они образуют крупные колонии-бурсты (БОЕ) или более мелкие, более зрелые колонии (КОЕ). Эти клетки не способны к длительному самоподдержанию, интенсивно пролиферируют и дифференцируются, обеспечивают «шунтовое» кроветворение.

· Клетка-предшественница лимфопоэзапре- Т -лимфоцит дает начало Т -лимфоцитам, а пре- В -лимфоцит — В -лимфоцитам.

· Клетка-предшественница миелопоэза (КОЕ-ГЭММ) может давать три линии дифференцировки колониеобразующих единиц:

1. эозинофильного (КОЕ-ЭО), базофильного (КОЕ-Б), гранулоцитарного (нейтрофильного) (КОЕ-Г), моноцитарного (КОЕ-М) и эритроидного (КОЕ-Э) рядов;

2. гранулоцитарно-моноцитарного ряда (КОЕ-ГМ);

3. эритроцитарно-мегакариоцитарного (КОЕ-МГЦЭ) ряда.

Дифференцировка всех клеток-предшественниц осуществляется под влиянием ростовых факторов, специфичных для каждой линии.

Совершив ряд митозов, клетки третьего класса превращаются в клетки четвертого класса — унипотентные клетки-предшественницы, специфические для каждой гемопоэтической линии. Они не самоподдерживающиеся, после деления дифференцируясь, переходят в клетки пятого класса — в морфологически распознаваемые клетки, представленные лимфо-миело-эритро-мегакариобластами. Последние дифференцируются в направлении одной определенной клеточной линии и различаются морфологически, иммунофенотипически и цитохимически.

Из морфологически идентифицируемых костномозговых предшественников эритропоэза способны к пролиферации пронормобласты, базофильные нормобласты и на ранних стадиях развития — полихроматофильные нормобласты. Все они обычно проходят три-семь делений, но если изменяется их функциональное состояние, число делений может быть меньше, тогда уменьшается и количество эритроцитов («перескок-деления»). Пролиферативная активность эритроидных клеток является важнейшей функциональной характеристикой общего эритропоэза.

Клетки шестого и седьмого классов составляют соответственно созревающие и зрелые, специфически функционирующие клетки крове-творных органов и периферической крови отдельных гемопоэтических ростков. Это высокодифференцированные клетки, имеющие короткий период жизни, неспособные к пролиферации и дифференцировке в другом направлении.

В процессе пролиферации и дифференцировки клеток костного мозга изменяется метаболизм ДНК, что ведет к существенным сдвигам обмена РНК и внутриклеточных белков. Чем моложе ядросодержащие клетки эритроидного ряда, тем интенсивнее в них образуется РНК. В отличие от ДНК содержание РНК в клетках не постоянно и зависит от их стадии развития — оно снижается по мере созревания клетки.

В связи с тем, что срок жизни эритроцитов больше, чем лейкоцитов, красная кровь обновляется медленнее белой, и интенсивность эритропоэза в костном мозге ниже, чем лейкопоэза.

Кроме гемопоэтических элементов всех уровней дифференцировки, в состав костного мозга входят и стромальные клетки, образующие систему микроокружения, в которую входят эндотелиальные и адвентициальные клетки, адипоциты, фибробласты, остеобласты, микрососуды и нервы, осуществляющие связь между стромальными элементами и кровеносными сосудами, а также внеклеточный матрикс — продукт жизнедеятельности и распада клеток. Последний состоит из ламинина, фибронектина, гемо-нектина, коллагена, тромбоспадина, гликозаминогликанов и играет важную роль в функционировании системы микроокружения, которая поддерживает клетки костного мозга, сохраняя его структуру в кровотоке, индуцирует пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток, передает информацию о потребностях организма на периферию, продуцирует различные ростовые факторы, т. е. осуществляет локальный контроль гемопоэза. Влияние микроокружения важно как для выживания и самообновления пула стволовых клеток, так и для детерминации гемопоэтических клеток. Под контролем гемопоэтиндуцирующего микроокружения (ГИМ) созревают ПСКК.